【正文】 ............................42 細(xì)胞激光融合技術(shù)— 激光“焊”細(xì)胞 .....................................43 激光光鉗技術(shù) .........................................................44 激光給染色體動(dòng)手術(shù) ...................................................45激光、靜電在食品與發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用6 靜電技術(shù) ................................................................47 ..............................................................47 ..........................................................49 ..........................................................49 ....................................................49 ..................................................49 ..........................................50 ........................................................50 ..............................................50 ..........................................................54 ........................................55 ................................................56 ....................................................56 ..............................................63 ......................................64(Electrostatic for sterilization) .........................657 結(jié)論與展望 ..............................................................69 小結(jié) ..................................................................69 不足之處與未來的展望 ..................................................69致謝 .......................................................................70參考文獻(xiàn)： .................................................................71 激光、靜電在食品與發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用11 緒論 光（激光） 、電（脈沖放電） 、聲（超聲波） 、磁（磁場(chǎng)處理）在食品和發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用是一個(gè)新的課題。[1] 兩個(gè)能級(jí)距離相差越大，頻率就越高，波長(zhǎng)就越短。 激光的物理特性激光本身也是一種光，所以它也具有一般光的共性，如光的反射、折射、繞射等，但激光與普通光比較具有以下明顯的特點(diǎn)[3]。 圖 激光全息攝影術(shù) 亮度高（能量密度大）亮度的定義是光源發(fā)光面上單位面積，單位時(shí)間向單位立體角范圍內(nèi)所發(fā)射的能量[B=△E/( △S 激光器按工作物質(zhì)的種類，可分為氣體激光器、固體激光器、液體激光器和半導(dǎo)體激光器；按工作波段分，有亞毫米波激光器、遠(yuǎn)紅外波激光器、紅外波激光器、近紅外波激光器、可見光波激光器、紫外波激光器及其真空紫外波激光器；按激光器工作方式分為脈沖激光器和連續(xù)激光器[7]。這就可以靠改變激光的波長(zhǎng)和功率，控制反應(yīng)劑，使它們進(jìn)入需要的受激振動(dòng)狀態(tài)，有選擇的撕裂某些化學(xué)鍵，使化學(xué)反應(yīng)按規(guī)定的方向和所要求的速度進(jìn)行，也可江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文8以控制或加速某些化學(xué)反應(yīng)。二是由于聚焦激光在物質(zhì)中產(chǎn)生局部瞬間熱效應(yīng)，造成組織膨脹、變形、氣化等現(xiàn)象，從而產(chǎn)生所謂次生沖擊波壓（二次壓力）[10]。利用激光的電磁效應(yīng)而發(fā)展出的激光光纖技術(shù)，可利用激光來捕捉、操縱像原生動(dòng)物、酵母菌、細(xì)菌、病毒等這樣小的微生物而又不至于傷害它們，這種技術(shù)在細(xì)胞工程和基因工程有廣泛用途。一般情況下，連續(xù)輸出的激光功率比較大，也比較穩(wěn)定，效率也高但熱效應(yīng)比較顯著。 被殺菌材料的特性 被殺菌材料的吸收帶、ph 值、顏色、透明度及所含雜志的種類、性質(zhì)、顆粒大小等也會(huì)大大影響激光的處理效果。激光可用于殺菌、消毒，不同劑量和波長(zhǎng)的激光可以殺死不同的細(xì)菌，病毒，各種寄身蟲。飛秒激脈沖可以冷卻病毒周圍的溶液，減少對(duì)正常血液成分的熱損傷。根據(jù)對(duì)激光和電磁場(chǎng)與生物大分子相互作用機(jī)理的研究成果，提出的一種以激光和電磁場(chǎng)為基礎(chǔ)的園藝產(chǎn)品保鮮技術(shù)，其處理方法不污染環(huán)境、效益顯著。 激光組合殺菌技術(shù) 單用激光殺菌有一個(gè)很大的缺陷，就是激光器發(fā)出的激光束其輻照面積不可能做的很大，這是因?yàn)檩椪彰娣e大，功率密度將下降，影響殺菌效果。 電光殺菌（脈沖放電—激光聯(lián)合殺菌）高強(qiáng)度脈沖放電殺菌技術(shù)，顯然有很多的優(yōu)點(diǎn)，但它有一個(gè)致命的弱點(diǎn)，就是要使用高壓電（幾萬到幾十萬伏） ，使得殺菌設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試都十分復(fù)雜，更有很大的危險(xiǎn)性，讓使用者望而生畏，而且殺菌室也不能過大，所以使它的推廣 圖 激光 脈沖放電聯(lián)合殺菌原理 也受到了極大的限制。從查到的文獻(xiàn)資料來看，激光用于催陳的只要有白酒和黃酒兩種。將 He—Ne 激光器產(chǎn)生的激光對(duì)樣品進(jìn)行激光輻照處理。光量子對(duì)細(xì)胞內(nèi)含物中的任何物質(zhì)一旦發(fā)生作用，都可能導(dǎo)致生物有機(jī)體在細(xì)胞學(xué)和遺傳學(xué)特性上發(fā)生變異。把酵母菌糖蜜酒精進(jìn)行發(fā)酵，再利用氣相色譜儀對(duì)產(chǎn)生的乙醇含量進(jìn)行分析。C，葡萄糖初始濃度 25%,發(fā)酵 72h 后，酒精產(chǎn)量體積分?jǐn)?shù)可達(dá) %，葡萄糖轉(zhuǎn)化率達(dá)到 %，分別比出發(fā)菌株的酒精產(chǎn)量（%）和葡萄糖轉(zhuǎn)化率（%）有所提高。C,72 小時(shí).k~+、Mg~（ 2+）對(duì) NL3 產(chǎn)生淀粉糖化酶有促進(jìn)作用；Z—n~（2+）對(duì)產(chǎn)酶有抑制作用。為此，采用先高劑量的 60 Co2γ 射線及 DES 復(fù)合處理，然后再用 He—Ne和 Nd：YAG 倍頻脈沖兩種激光對(duì)經(jīng)過理化手段處理的黑曲霉菌種輻照，發(fā)現(xiàn)有明顯的修復(fù)作用，正突變株明顯增多，且出現(xiàn)菌落直徑變小，孢子顏色變淺，產(chǎn)酸速度加快等現(xiàn)象。1997 年人們開始把激光運(yùn)用于食用菌的誘變育種上，并獲得成功。1985 年楊天波等用 CO2，激光輻射果膠酶產(chǎn)生菌 發(fā)現(xiàn)，激光對(duì)酶的產(chǎn)生具較強(qiáng)的促進(jìn)作用，經(jīng)照射酶活力為 ，比對(duì)照提高了 %.2022 年張智維以黑曲霉為激光、靜電在食品與發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用23出發(fā)菌株，對(duì)黑曲霉進(jìn)行激光誘變，經(jīng)初篩、復(fù)篩最后獲得 1 株果膠酶高產(chǎn)菌株。目前國(guó)內(nèi)檸檬酸菌種選育，物理誘變常選用紫外、60 Co2γ 射線等，化學(xué)誘變多選用 DES 及亞硝基胍等。 生淀粉糖化菌的選育及發(fā)酵條件以黑曲霉（Aspergillus niger）523 原生質(zhì)體為對(duì)象，經(jīng)激光、紫外線和亞硝基胍復(fù)合誘變，選育出高產(chǎn)生淀粉糖化酶突變株黑曲霉 NL3,其生淀粉酶活力為 156μ/ml。 激光誘變篩選呼吸缺陷型酵母利用 266nm 激光作為誘變手段，對(duì)釀酒酵母 YEO 進(jìn)行輻照誘變篩選呼吸缺陷型酵母，通過 TTC（2，3，5—氯化三苯基四氮唑）篩選和氣相色譜法酒精測(cè)定，最終得到一株高葡萄糖轉(zhuǎn)化率呼吸缺陷型酵母 J87。證明激光誘變效果明顯，是進(jìn)行面包酵母菌中選育的理想方法之一。激光輻射可以通過產(chǎn)生光、熱、壓力和電磁場(chǎng)效應(yīng)的綜合應(yīng)用。 激光用于催陳新醋蔣耀庭等人，進(jìn)行了 3 次激光催陳食醋的應(yīng)用研究。 （3）操作簡(jiǎn)便，同時(shí)一次投入可以長(zhǎng)期使用的優(yōu)點(diǎn)。只要激光和超聲劑量都掌握的好，就能取得 100%的滅菌效果。目前的壓力爐方法是把食物的皮炸掉，從而損失了約 15%的肉，用激光法就可以挽回這些損失。低溫和化學(xué)保鮮劑對(duì)減少或延緩花卉和果蔬的采后損失具有明顯的效果，但也受到很大的限制。照射時(shí)間 10h。 10 激光輸出能量的調(diào)制和控制系統(tǒng)。當(dāng)然有時(shí)為了加大激光的作用面積還要采用光學(xué)系統(tǒng)，關(guān)于光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及參數(shù)這里就不詳述了。從中醫(yī)學(xué)的觀點(diǎn)來看，激光可改變或調(diào)節(jié)照射部位及整個(gè)人的生物電磁性能，激發(fā)經(jīng)絡(luò)中的經(jīng)氣，調(diào)節(jié)體內(nèi)陰陽平衡和氣血運(yùn)行，疏通經(jīng)絡(luò)，達(dá)到防病、治病，增加免疫能力，甚至麻醉效果，激光針灸、麻醉及各種治療就是基于這一效應(yīng)。激光的電磁場(chǎng)效應(yīng)，達(dá)到一定值時(shí)，會(huì)影響生物電位，因此在神經(jīng)脈沖傳遞過程中會(huì)起到刺激、抑制或破壞作用。 壓力效應(yīng)任何光脈沖都具有一定的動(dòng)能，光壓效應(yīng)就是光子把它的動(dòng)能傳給吸收體的結(jié)果。利用特定波長(zhǎng)和功率的激光，將會(huì)激勵(lì)某些特定的原子和原子團(tuán)，使它們處于諧振狀態(tài)，這種激勵(lì)是異常激烈的，會(huì)導(dǎo)致受激的化學(xué)鍵斷裂，分子撕裂，被撕裂的分子鍵是空位的，不穩(wěn)定的，將和其他的原子和活性原子團(tuán)化合，也就是說，產(chǎn)生了新的化合物。各種工作物質(zhì)，工作（運(yùn)轉(zhuǎn)）方式的激光器不斷出現(xiàn)。激光也是一種電磁波，它是受激粒子同步式的同時(shí)振動(dòng)而發(fā)出來的波長(zhǎng)（或頻率）相同的，其相位或相位差在時(shí)間上保持不變的，是整齊有序的，所以合成后形成的電磁波（激光）是相位整齊，在時(shí)間和空間上是規(guī)則有序的，振幅大，呈現(xiàn)出穩(wěn)定明暗條紋的波，也就是說激光具有很好的相干性。 （3）光學(xué)諧振腔 它是在激活介質(zhì)兩端相對(duì)放置的一對(duì)具有一定曲率半徑的反射鏡片。當(dāng)粒子受到外界的激勵(lì)（如光、電、熱、化學(xué)等） ，吸收了外來的能量，就會(huì)由低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，粒子在激發(fā)能級(jí)的平均停留時(shí)間（稱為壽命）是很短的，總是力圖躍遷到較低的能級(jí)上（例如躍遷到 E2 能級(jí)上） ，在此過程中將多余的能量以光子的形式（也有熱或其它形式的）自發(fā)的釋放出來。它比傳統(tǒng)的食品加工和處理方法具有無以比擬的優(yōu)越性、先進(jìn)性和可開發(fā)性，故受到國(guó)內(nèi)，外食品和發(fā)酵行業(yè)的極大關(guān)注，被確定為 21 世紀(jì)食品行業(yè)主攻方向和大力推廣的高新技術(shù)之一。這種處于高能級(jí)的粒子在不受外界的影響下，自發(fā)的躍遷（無輻射躍遷）到低能級(jí)的發(fā)光過程稱為自發(fā)輻射。 方向性好（發(fā)散角?。? 從光源發(fā)出的激光不發(fā)散而平行傳播的程度稱為方向性，激光束的方向性用光束的發(fā)散角 θ 來表示，它是第一條最小的衍射線與光軸之間的夾角?！鱰各種激光器的波長(zhǎng)見圖 江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文6 圖 各種激光器的波長(zhǎng)及運(yùn)行方式 cw—連續(xù)輸出 激光、靜電在食品與發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用73 激光的生物效應(yīng)激光作為一種電磁波，一種能量流，一種常用的柔性工具，投射到物質(zhì)(生物或非生物) 表面，除會(huì)反生反射、折射、散射和衍射等一般常見的光學(xué)現(xiàn)象之外還會(huì)根據(jù)激光功率的密度的大小及其作用時(shí)間的長(zhǎng)短，在物質(zhì)上產(chǎn)生以下幾種不同性質(zhì)和不同程度的效應(yīng)： 熱效應(yīng)在激光的作用下，任何物質(zhì)的分子吸收光子能量后其振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)加劇，同時(shí)也加劇了受激分子和周圍的分子的碰撞，由此逐漸失去所獲得的能量，轉(zhuǎn)換為熱能。可以實(shí)現(xiàn)很多以往不能實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)，可以得到很多新的物質(zhì)。激光引起材料表面熱膨脹是在很短的時(shí)間內(nèi)完成，故而會(huì)產(chǎn)生很大的加速度（可達(dá)重力加速度的幾萬倍） ，可使得吸附在材料表面的微粒被噴射出去。 生物刺激效應(yīng)用小劑量毫瓦級(jí)氦氖激光照射到人體上幾乎沒有溫感，可見熱效應(yīng)是十分微弱的，但用這樣的激光照射人體的一定穴位，卻有強(qiáng)烈的刺激和抑制作用。一般作為殺菌的激光多用脈沖輸出的，因?yàn)橐坏綆讉€(gè)脈沖就解決問題了，并且不會(huì)有很大的熱效應(yīng)。 激光設(shè)備 一般激光處理設(shè)備有以下幾部分組成（圖 ） 。在 250——800nm 之間的任何單色光都有殺菌能力，細(xì)菌對(duì) 附近的光吸收顯著，產(chǎn)生較強(qiáng)的光化學(xué)反應(yīng)，比 600nm 的高 30000 倍。 邊藏麗等人實(shí)驗(yàn)采用 YYJGIA 醫(yī)用治療激光器（上海醫(yī)用激光儀器廠產(chǎn)，輸出激光波長(zhǎng)為，功率為 30W，光斑直徑為 1~2mm）輸出的二氧化碳激光，以不同功率（2W~18W） ，不同距離（ 1cm~20cm）,不同時(shí)間（1 秒~5 秒）照射培養(yǎng)基表面的金黃色葡萄球菌，大腸桿菌，綠膿桿菌蠟樣胞桿菌的細(xì)菌和菌落。激光和電磁場(chǎng)的保鮮機(jī)理是：生物大分子在激光和強(qiáng)電磁場(chǎng)的刺激、誘變作用下，改變了細(xì)胞的電學(xué)性質(zhì)，改變了細(xì)胞膜的電位，從而產(chǎn)生生物電流，影響生化反應(yīng)，抑制或延緩細(xì)胞的新陳代謝及呼吸作用，抑制乙烯過量產(chǎn)生，達(dá)到延長(zhǎng)保鮮的目的。為提高功率密度，勢(shì)必加大激光器功率，這又帶來成本的提高。 為了克服高壓脈沖放電殺菌技術(shù)的上述缺點(diǎn)，可 采用激光—脈沖放電聯(lián)合殺菌（圖 ）的方式，在脈沖放電時(shí)，引入激光有以下的幾個(gè)特點(diǎn)。 催陳白酒為了在特定